JP2012185209A - Imaging device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device in which a movement stroke of an imaging element is increased, and collapse of an image plane during the movement of the imaging element is suppressed.SOLUTION: An imaging device includes an imaging element 1 on which a light flux from a subject is focused; a leaf spring 2 that holds the imaging element 1, is supported by a plurality of supporting points, and bends and deforms in a direction along an optical axis; and a bimorph that is cantilever-supported by an imaging device body, and driven by application of voltage to a piezo electric element to move the imaging element 1 forward and backward along the optical axis L.

Description

本発明は、撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus.

静止画撮影機能に加えて動画撮影機能を備える撮像装置が開発されている。また、この撮像装置が備える動画撮影時のオートフォーカス機構として、被写体の動きに追従するために、フォーカスレンズをウォブリング動作させる方式が提案されている。また、撮像素子を光軸方向に移動させてウォブリングさせる技術も提案されている。   An imaging device having a moving image shooting function in addition to a still image shooting function has been developed. In addition, as an autofocus mechanism for moving image shooting provided in the imaging apparatus, a method of wobbling the focus lens to follow the movement of the subject has been proposed. In addition, a technique for wobbling by moving the image sensor in the optical axis direction has been proposed.

なお、特許文献１は、中央部に被変位部材を取り付けた撓み部材を、圧電素子の駆動によって屈曲させることを通じて、被変位部材を変位させる圧電アクチュエータを開示している。   Patent Document 1 discloses a piezoelectric actuator that displaces a member to be displaced by bending a bending member having a member to be displaced attached to the center by driving a piezoelectric element.

特開２００３−２５８３３０号公報JP 2003-258330 A

圧電素子は、低温時に変形量が減少するので、圧電素子を備えるバイモルフには、予め大きい撓み変形量を持たせる必要がある。ここで、バイモルフの撓み変形量を利用して撮像素子を直進させる方法として、バイモルフを、長手方向中央部に設けた２つの支点で支持し、支点から両端部の撓み変形量を直進ストロークとする方法が考えられる。この方法によれば、両端部の撓みのトルクは大きいが、撓み変形量が小さく、直進ストロークが小さい。従って、このバイモルフの撓み変形により移動する撮像素子の移動ストロークが小さくなるというデメリットがある。バイモルフの撓み変形量を利用して撮像素子を直進させる場合、撮像素子の移動中の像面の倒れを少なくすることが必要である。   Since the deformation amount of the piezoelectric element decreases at a low temperature, the bimorph including the piezoelectric element needs to have a large amount of bending deformation in advance. Here, as a method of making the image sensor go straight using the deformation amount of the bimorph, the bimorph is supported by two fulcrums provided in the central portion in the longitudinal direction, and the amount of bending deformation at both ends from the fulcrum is defined as the straight stroke. A method is conceivable. According to this method, the bending torque at both ends is large, but the amount of bending deformation is small, and the straight travel stroke is small. Therefore, there is a demerit that the moving stroke of the image sensor that moves due to the deformation deformation of the bimorph is reduced. When the image sensor is caused to advance straight using the amount of deformation deformation of the bimorph, it is necessary to reduce the tilt of the image plane while the image sensor is moving.

本発明は、撮像素子の移動ストロークを大きくし、かつ、撮像素子の移動中の像面の倒れを抑えることができる撮像装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of increasing the moving stroke of the image sensor and suppressing the tilt of the image plane while the image sensor is moving.

本発明の一実施形態の撮像装置は、被写体からの光束が結像される撮像素子と、前記撮像素子を保持する部材であって、光軸に沿った方向に撓み変形する弾性部材と、前記弾性部材の中央を基準として互いに対称となる位置に設けられ、前記弾性部材を支持する複数の支持部と、撮像装置本体に片端支持され、圧電素子への電圧印加により駆動して、前記撮像素子を前記光軸に沿って前方または後方へ移動させる駆動手段とを備える。   An image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image pickup element on which a light beam from a subject is imaged, a member that holds the image pickup element, and an elastic member that bends and deforms in a direction along an optical axis. Provided at positions symmetrical to each other with respect to the center of the elastic member, supported at one end by a plurality of support portions that support the elastic member, and an imaging device body, and driven by applying a voltage to the piezoelectric element, the imaging element Driving means for moving the lens forward or backward along the optical axis.

本発明の撮像装置が備える撮像素子は、弾性部材の中央を基準として互いに対称となる位置に設けられた支持部が支持する当該弾性部材によって保持されている。また、撮像素子が、撮像装置本体に片端支持されたバイモルフによって駆動される。従って、本発明の撮像装置によれば、撮像素子の移動ストロークを大きくし、かつ、撮像素子の移動中の像面の倒れを抑えることができる。   The image pickup device included in the image pickup apparatus of the present invention is held by the elastic member supported by support portions provided at positions symmetrical to each other with respect to the center of the elastic member. Further, the image sensor is driven by a bimorph supported at one end by the image pickup apparatus main body. Therefore, according to the image pickup apparatus of the present invention, it is possible to increase the moving stroke of the image pickup device and to suppress the tilt of the image plane while the image pickup device is moving.

実施例１の撮像装置の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to a first embodiment. 実施例２の撮像装置の構成例を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to Embodiment 2. FIG.

図１は、本発明の実施例１の撮像装置の構成例を示す図である。図１（Ａ）は、撮像装置の要部である撮像素子移動機構の上視図の例である。図１（Ｂ）は、当該撮像素子移動機構の背面視図の例である。図１（Ａ）、（Ｂ）に示す撮像装置は、基準位置の状態にある。なお、本実施例において、被写体側を前側または前方、その反対側を後側または後方と称することがある。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is an example of a top view of an imaging element moving mechanism that is a main part of the imaging apparatus. FIG. 1B is an example of a rear view of the imaging element moving mechanism. The imaging device illustrated in FIGS. 1A and 1B is in a reference position. In this embodiment, the subject side may be referred to as the front side or the front side, and the opposite side may be referred to as the rear side or the rear side.

本実施例の撮像装置は、デジタルビデオカメラであるが、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話に搭載されるカメラなどその種類は限定されない。また、撮像装置は、撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置（コントラストのピーク位置）がある方向を判別する自動焦点調節（ＡＦ）機能を有する。   The image pickup apparatus of the present embodiment is a digital video camera, but the type thereof is not limited, such as a digital still camera, a surveillance camera, a Web camera, and a camera mounted on a mobile phone. In addition, the imaging apparatus has an automatic focus adjustment (AF) function for determining the direction in which the in-focus position (contrast peak position) is present by performing wobbling that finely moves the imaging element in the optical axis direction.

撮像素子１は、撮像光学系により被写体からの光束が結像されるＣＭＯＳやＣＣＤセンサなどの撮像素子である。ＣＭＯＳは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの略称である。また、ＣＣＤは、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅの略称である。撮像素子１は、コントラストＡＦ時に撮像光学系の光軸方向に微小移動（ウォブリング）するように構成されている。   The imaging element 1 is an imaging element such as a CMOS or CCD sensor on which a light beam from a subject is imaged by an imaging optical system. CMOS is an abbreviation for Complementary Metal Oxide Semiconductor. CCD is an abbreviation for Charge Coupled Device. The image sensor 1 is configured to finely move (wobble) in the optical axis direction of the imaging optical system during contrast AF.

板ばね２は、撮像素子１を保持する弾性部材である。板ばね２は、その前端部にて撮像素子１の左右のそれぞれの側面に固定されている。板ばね２は、撓み変形が可能な弾性を有する金属などの薄板部材を有し、図１（Ａ）に示すようにコの字形状である。また、板ばね２は、図１（Ｂ）に示すように、上下方向に分かれて配置された横断部を有する。板ばね２は、複数の支持部４で支持されており、光軸Ｌに沿った方向に撓み変形する。   The leaf spring 2 is an elastic member that holds the image sensor 1. The leaf spring 2 is fixed to the left and right side surfaces of the image sensor 1 at its front end. The leaf spring 2 has a thin plate member such as an elastic metal that can be bent and deformed, and has a U-shape as shown in FIG. Moreover, the leaf | plate spring 2 has the crossing part arrange | positioned separately in the up-down direction, as shown to FIG. 1 (B). The leaf spring 2 is supported by a plurality of support portions 4 and bends and deforms in a direction along the optical axis L.

錘３は、板ばね２の背面の横断部の中央にそれぞれ取り付けられている錘である。錘３は、例えば真鍮などからなる。支持部４は、板ばね２を２箇所で支持し、板ばね２の撓み変形の節となる。図１（Ｂ）に示すように、支持部４は、板ばね２の背面の横断部の中央から互いに同じ距離の位置（対称な位置）に配置されており、板ばね２の横断部を２か所で支持している。また、支持部４は、図示しない撮像装置本体などに固定されている。   The weights 3 are weights attached to the center of the transverse part on the back surface of the leaf spring 2. The weight 3 is made of, for example, brass. The support portion 4 supports the leaf spring 2 at two locations, and becomes a node for bending deformation of the leaf spring 2. As shown in FIG. 1 (B), the support part 4 is disposed at a position (symmetrical position) at the same distance from the center of the transverse part on the back surface of the leaf spring 2. Support in places. Moreover, the support part 4 is being fixed to the imaging device main body etc. which are not shown in figure.

撮像素子１、板ばね２、支持部４は、撮像素子１の支持機構部を構成している。この支持機構部は、２点で支持された板ばね２に撮像素子１が取り付けられた構成を有するので、撮像素子の移動中の像面の倒れを抑えることができる。なお、この支持機構部において、板ばね２の横の長さ、２つの支持部の距離などは、撮像素子１の移動ストロークに関係する設計要件である。   The image sensor 1, the leaf spring 2, and the support part 4 constitute a support mechanism part of the image sensor 1. Since this support mechanism has a configuration in which the image sensor 1 is attached to the leaf spring 2 supported at two points, it is possible to suppress the tilt of the image plane while the image sensor is moving. In this support mechanism portion, the lateral length of the leaf spring 2, the distance between the two support portions, and the like are design requirements related to the moving stroke of the image sensor 1.

バイモルフ５は、第１のバイモルフである。図１（Ｂ）に示す例では、２つのバイモルフ５が、後述するバイモルフ６を挟んで上下に配置されている。この例では、２つのバイモルフ５は、同じ幅を有する。バイモルフ５は、ニッケルと鉄の合金である４２アロイ材などからなる薄板部材の両面に圧電素子５ａを貼り付けた構成を有する。バイモルフ５は、長手方向の一端が固定部５ｃに固定されている。固定部５ｃは、撮像装置本体に固定されている。また、バイモルフ５は、長手方向の他端の連結部５ｂが撮像素子１の背面に取り付けられている。すなわち、バイモルフ５は、撮像装置本体に片端支持されている。   The bimorph 5 is a first bimorph. In the example shown in FIG. 1B, two bimorphs 5 are arranged one above the other with a bimorph 6 described later interposed therebetween. In this example, the two bimorphs 5 have the same width. The bimorph 5 has a configuration in which piezoelectric elements 5a are attached to both surfaces of a thin plate member made of a 42 alloy material which is an alloy of nickel and iron. The bimorph 5 has one end in the longitudinal direction fixed to the fixing portion 5c. The fixing part 5c is fixed to the imaging apparatus main body. The bimorph 5 has a connecting portion 5 b at the other end in the longitudinal direction attached to the back surface of the image sensor 1. That is, the bimorph 5 is supported at one end by the imaging apparatus main body.

バイモルフ６は、第２のバイモルフである。バイモルフ６は、ニッケルと鉄の合金である４２アロイ材などからなる薄板部材の両面に圧電素子６ａを貼り付けた構成を有する。バイモルフ６は、長手方向の一端が固定部６ｃに固定されている。固定部６ｃは、撮像装置本体に固定されている。また、バイモルフ６は、長手方向の他端の連結部６ｂが撮像素子１の背面に取り付けられている。すなわち、バイモルフ６は、バイモルフ５と同様に、撮像装置本体に片端支持されている。この例では、バイモルフ６に貼り付けられた圧電素子６ａの幅は、バイモルフ５に貼り付けられた圧電素子５ａの幅の２倍である。   The bimorph 6 is a second bimorph. The bimorph 6 has a configuration in which piezoelectric elements 6a are attached to both surfaces of a thin plate member made of a 42 alloy material which is an alloy of nickel and iron. The bimorph 6 has one end in the longitudinal direction fixed to the fixing portion 6c. The fixing part 6c is fixed to the imaging apparatus main body. The bimorph 6 has a connecting portion 6 b at the other end in the longitudinal direction attached to the back surface of the image sensor 1. That is, the bimorph 6 is supported at one end by the imaging device main body, like the bimorph 5. In this example, the width of the piezoelectric element 6 a attached to the bimorph 6 is twice the width of the piezoelectric element 5 a attached to the bimorph 5.

次に、本実施例の撮像装置の動作例について説明する。上述したバイモルフ５とバイモルフ６とは、圧電素子への電圧印加により駆動して、撮像素子１を光軸Ｌに沿って前方または後方へ移動させる駆動手段として機能する。   Next, an operation example of the imaging apparatus of the present embodiment will be described. The bimorph 5 and the bimorph 6 described above function as a driving unit that is driven by applying a voltage to the piezoelectric element and moves the imaging element 1 forward or backward along the optical axis L.

具体的には、バイモルフ５に貼り付けられた圧電素子５ａへの電圧の印加により、バイモルフ５は、固定部５ｃを支点として撓み変形する。また、バイモルフ６に貼り付けられた圧電素子６ａへの電圧の印加により、バイモルフ６は、固定部６ｃを支点として撓み変形する。バイモルフ５、６が撓み変形すると、各々の長手方向の一端の連結部が、撮像素子１に対して、光軸Ｌに沿って前方または後方へ移動させる力を加える。本実施例では、３つのバイモルフの発生する力が撮像素子１に対して均等に作用するように構成されている。このために、本実施例の撮像装置は、３つのバイモルフの発生する力が撮像素子１に対して均等に作用するように圧電素子へ印加する電圧の大きさおよび方向を制御する電圧制御手段を備える。   Specifically, by applying a voltage to the piezoelectric element 5a attached to the bimorph 5, the bimorph 5 is bent and deformed with the fixing portion 5c as a fulcrum. In addition, the application of voltage to the piezoelectric element 6a attached to the bimorph 6 causes the bimorph 6 to bend and deform with the fixing portion 6c as a fulcrum. When the bimorphs 5 and 6 are bent and deformed, the connecting portion at one end in the longitudinal direction applies a force for moving the image sensor 1 forward or backward along the optical axis L. In this embodiment, the force generated by the three bimorphs is configured to act equally on the image sensor 1. For this purpose, the image pickup apparatus according to the present embodiment includes voltage control means for controlling the magnitude and direction of the voltage applied to the piezoelectric element so that the force generated by the three bimorphs acts on the image pickup element 1 evenly. Prepare.

バイモルフから撮像素子１が力を受けると、板ばね２の前端部も同時に力を受ける。撮像装置が備える３つのバイモルフがそれぞれ光軸方向前方へ撓み変形した場合を想定する。この場合、撮像素子１と共に板ばね２の前端部も光軸方向前方に移動する。その結果、支持部４を節として、バイモルフの横断部の中央部が錘３と共に後方へ移動する。   When the imaging device 1 receives a force from the bimorph, the front end portion of the leaf spring 2 also receives the force. A case is assumed where the three bimorphs provided in the imaging device are each bent forward in the optical axis direction. In this case, the front end portion of the leaf spring 2 together with the image sensor 1 also moves forward in the optical axis direction. As a result, the central portion of the bimorph crossing portion moves backward together with the weight 3 with the support portion 4 as a node.

本実施例の撮像装置においては、バイモルフ５、６は、それぞれ撮像装置本体に片端支持されている。従って、本実施例の撮像装置によれば、バイモルフの両端または両端近傍の２点を固定する（両端支持する）構成を有する撮像装置に比べて、バイモルフの撮像素子１に取り付けられた一端の変位量は４倍となる。その結果、撮像素子１の移動ストロークが大きくなる。   In the imaging apparatus of the present embodiment, the bimorphs 5 and 6 are each supported at one end by the imaging apparatus main body. Therefore, according to the imaging apparatus of the present embodiment, the displacement of one end attached to the bimorph imaging element 1 is compared with an imaging apparatus having a configuration in which two points at or near both ends of the bimorph are fixed (supported at both ends). The amount is quadrupled. As a result, the moving stroke of the image sensor 1 is increased.

また、本実施例の撮像装置においては、撮像素子１と錘３とは、常に光軸方向について互いに反対方向に移動する。すなわち、錘３の移動が、撮像素子１の移動による振動の発生を打ち消している。   In the imaging apparatus of the present embodiment, the imaging element 1 and the weight 3 always move in directions opposite to each other with respect to the optical axis direction. That is, the movement of the weight 3 cancels the generation of vibration due to the movement of the image sensor 1.

圧電素子へ印加する電圧の方向を反転させると、当該圧電素子が貼り付けられたバイモルフの撓み変形も反転する。これにより、撮像素子１が、光軸方向後方へ大きく移動し、錘３は光軸方向前方へ移動する。   When the direction of the voltage applied to the piezoelectric element is reversed, the bending deformation of the bimorph to which the piezoelectric element is attached is also reversed. As a result, the imaging device 1 moves greatly rearward in the optical axis direction, and the weight 3 moves forward in the optical axis direction.

本実施例の撮像装置においては、撮像素子１の支持機構部と駆動手段とが独立して構成されている。従って、撮像素子１の移動ストロークに関係する設計要件を、駆動手段と独立に決めることができる。   In the image pickup apparatus of the present embodiment, the support mechanism unit and the drive unit of the image pickup element 1 are configured independently. Therefore, the design requirements related to the moving stroke of the image sensor 1 can be determined independently of the driving means.

また、上述したように、本実施例の撮像装置は、３つのバイモルフの発生する力が撮像素子１に対し、均等に作用するように構成されている。さらに、板ばね２及び撮像素子の支持機構部は、上下左右対称形状であって、駆動手段に対して、その平面方向外側に配置されている。従って、撮像素子１の支持機構部は、レバー比により駆動手段の光軸方向の固定位置のばらつきが影響しにくく、撮像素子１の撮像面を光軸Ｌに対して垂直に保持しながら撮像素子１をウォブリングするために有利な配置を有している。   Further, as described above, the imaging apparatus of the present embodiment is configured such that the forces generated by the three bimorphs act equally on the imaging element 1. Further, the leaf spring 2 and the support mechanism portion of the imaging device are vertically and horizontally symmetrical, and are arranged on the outer side in the plane direction with respect to the driving means. Accordingly, the support mechanism portion of the image sensor 1 is less affected by variations in the fixed position of the driving means in the optical axis direction due to the lever ratio, and the image sensor is held while holding the imaging surface of the image sensor 1 perpendicular to the optical axis L. 1 has an advantageous arrangement for wobbling.

図１（Ａ）では、駆動手段と支持機構部とが前後にずれた構成を示しているが、駆動手段と支持機構部とが同一平面内に配置されていてもよい。例えば、板ばね２とバイモルフ５、６とが、撮像素子１の後方の同一平面内に配置されていてもよい。撮像装置が、駆動手段と支持機構部とが同一平面内に配置されている構成をとるようにすれば、撮像素子の移動機構の厚さを薄くすることができ、撮像装置全体を小型化することができる。なお、本実施例では、駆動手段としてバイモルフを用いた構成について説明したが、駆動手段として、圧電素子が一面のみに貼り付けられたユニモルフを用いてもよい。   Although FIG. 1A shows a configuration in which the drive unit and the support mechanism unit are displaced forward and backward, the drive unit and the support mechanism unit may be arranged in the same plane. For example, the leaf spring 2 and the bimorphs 5 and 6 may be disposed in the same plane behind the image sensor 1. If the image pickup apparatus has a configuration in which the driving unit and the support mechanism unit are arranged in the same plane, the thickness of the moving mechanism of the image pickup element can be reduced, and the entire image pickup apparatus can be downsized. be able to. In this embodiment, the configuration using the bimorph as the driving means has been described. However, a unimorph having a piezoelectric element attached to only one surface may be used as the driving means.

図２は、実施例２の撮像装置の構成例を示す図である。図２（Ａ）は、撮像装置の要部である撮像素子移動機構の上視図の例である。図２（Ｂ）は、当該撮像素子移動機構の背面視図の例である。図２（Ａ）、（Ｂ）に示す撮像装置は、基準位置の状態にある。実施例２の撮像装置の構成、動作のうち、実施例１の撮像装置と共通の構成、動作については、その説明を省略する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging apparatus according to the second embodiment. FIG. 2A is an example of a top view of an imaging element moving mechanism that is a main part of the imaging apparatus. FIG. 2B is an example of a rear view of the imaging element moving mechanism. The imaging device illustrated in FIGS. 2A and 2B is in the reference position. Of the configuration and operation of the imaging apparatus according to the second embodiment, the description of the configuration and operation common to the imaging apparatus according to the first embodiment is omitted.

実施例２の撮像装置が備える板ばね１２は、撮像素子１を保持する弾性部材である。板ばね１２は、その両端先端部にて撮像素子１の背面に固定されている。板ばね２は、撓み変形が可能な弾性を有する金属などの薄板部材を有し、図２（Ａ）に示すようにコの字形状である。   The leaf spring 12 included in the imaging apparatus according to the second embodiment is an elastic member that holds the imaging element 1. The leaf spring 12 is fixed to the back surface of the image sensor 1 at both end portions. The leaf spring 2 has a thin plate member such as an elastic metal that can be bent and deformed, and has a U shape as shown in FIG.

錘１３は、板ばね１２の前側の中央部に連結部１３ａを介して取り付けられている。錘１３は、例えば真鍮などからなる。支持部１４は、板ばね１２を２箇所で支持し、板ばね２の撓み変形の節となる支点として機能する。図１（Ｂ）に示すように、支持部４は、板ばね１２の背面の中央から同じ距離の位置にそれぞれ配置されており、板ばね１２を２か所で支持している。また、支持部４は、図示しない撮像装置本体に固定されている。   The weight 13 is attached to the front central portion of the leaf spring 12 via a connecting portion 13a. The weight 13 is made of, for example, brass. The support portion 14 supports the leaf spring 12 at two locations, and functions as a fulcrum that serves as a node for bending deformation of the leaf spring 2. As shown in FIG. 1B, the support portions 4 are disposed at the same distance from the center of the back surface of the leaf spring 12, and support the leaf spring 12 at two locations. Moreover, the support part 4 is being fixed to the imaging device main body which is not shown in figure.

撮像素子１、板ばね１２、支持部１４は、撮像素子１の支持機構部を構成している。この支持機構部は、２点で支持された板ばね２に撮像素子１が取り付けられた構成を有するので、撮像素子の移動中の像面の倒れを抑えることができる。なお、この支持機構部において、板ばね１２の横の長さ、２つの支持部の距離などは、撮像素子１の移動ストロークに関係する設計要件である。   The image sensor 1, the leaf spring 12, and the support part 14 constitute a support mechanism part of the image sensor 1. Since this support mechanism has a configuration in which the image sensor 1 is attached to the leaf spring 2 supported at two points, it is possible to suppress the tilt of the image plane while the image sensor is moving. In this support mechanism portion, the lateral length of the leaf spring 12, the distance between the two support portions, and the like are design requirements related to the moving stroke of the image sensor 1.

バイモルフ１５は、ニッケルと鉄の合金である４２アロイ材などからなる薄板部材の両面に圧電素子１５ａを貼り付けた構成を有する。図２（Ｂ）に示すように、撮像装置は、２組すなわち４つのバイモルフ１５を備える。各々のバイモルフ１５は、同じ構成を有している。バイモルフ１５の組は、撮像素子１の背面空間の上下に対称に配置されている。バイモルフに貼り付けられた圧電素子１５ａの長さは、撓み変形量すなわち撮像素子１の移動ストロークに関係する設計要件である。   The bimorph 15 has a configuration in which piezoelectric elements 15a are attached to both surfaces of a thin plate member made of a 42 alloy material which is an alloy of nickel and iron. As shown in FIG. 2B, the imaging apparatus includes two sets, that is, four bimorphs 15. Each bimorph 15 has the same configuration. The set of bimorphs 15 is disposed symmetrically above and below the back space of the image sensor 1. The length of the piezoelectric element 15 a attached to the bimorph is a design requirement related to the amount of bending deformation, that is, the moving stroke of the imaging element 1.

バイモルフ１５は、長手方向の一端が固定部１５ｂに固定されている。固定部１５ｃは、撮像装置本体に固定されている。すなわち、バイモルフ１５は、撮像装置本体に片端支持されている。また、バイモルフ１５は、長手方向の他端が、板ばね１２の中央部に設けられた錘１３の連結部１３ａに取り付けられている。   The bimorph 15 has one end in the longitudinal direction fixed to the fixing portion 15b. The fixing portion 15c is fixed to the imaging device main body. That is, the bimorph 15 is supported at one end by the imaging apparatus main body. The other end of the bimorph 15 in the longitudinal direction is attached to a connecting portion 13 a of a weight 13 provided at the central portion of the leaf spring 12.

次に、本実施例の撮像装置の動作例について説明する。バイモルフ１５は、圧電素子１５ａへの電圧印加により駆動して、撮像素子１を光軸Ｌに沿って前方または後方へ移動させる駆動手段として機能する。   Next, an operation example of the imaging apparatus of the present embodiment will be described. The bimorph 15 functions as a driving unit that is driven by applying a voltage to the piezoelectric element 15 a and moves the imaging element 1 forward or backward along the optical axis L.

具体的には、バイモルフ１５に貼り付けられた圧電素子１５ａへの電圧の印加により、バイモルフ１５は、固定部１５ｂを支点として撓み変形する。バイモルフ１５が撓み変形すると、錘１３の連結部１３ａに取り付けられたバイモルフ１５の長手方向の端が錘１３に対して光軸Ｌに沿って前方または後方へ移動させる力を加える。この時、板ばね１２の中央部も同時に力を受ける。例えば、４つのバイモルフ１５が光軸方向後方へ撓み変形した場合、錘１３と共に板ばね１２の中央部も光軸方向後方に移動する。板ばね１２の中央部が光軸方向後方に移動すると、支持部１４を節として、板ばね１２の両端先端部が前方へ移動する。これにより、板ばねの両端先端部が固定されている撮像装置が、光軸Ｌに沿って前方に移動する。   Specifically, by applying a voltage to the piezoelectric element 15a attached to the bimorph 15, the bimorph 15 is bent and deformed with the fixed portion 15b as a fulcrum. When the bimorph 15 is bent and deformed, the longitudinal end of the bimorph 15 attached to the connecting portion 13a of the weight 13 applies a force to move the weight 13 forward or backward along the optical axis L. At this time, the central portion of the leaf spring 12 also receives a force at the same time. For example, when four bimorphs 15 are bent and deformed rearward in the optical axis direction, the central portion of the leaf spring 12 is also moved rearward in the optical axis direction together with the weight 13. When the central portion of the leaf spring 12 moves rearward in the optical axis direction, the tip ends of both ends of the leaf spring 12 move forward with the support portion 14 as a node. As a result, the imaging device in which the tip portions at both ends of the leaf spring are fixed moves forward along the optical axis L.

本実施例の撮像装置においては、４つのバイモルフ１５は、それぞれ撮像装置本体に片端支持されている。従って、本実施例の撮像装置によれば、バイモルフの両端または両端近傍の２点を固定する（両端支持する）構成を有する撮像装置に比べて、錘１３の連結部１３ａに取り付けられた端の変位量は４倍となる。その結果、撮像素子１の移動ストロークが大きくなる。   In the imaging apparatus of the present embodiment, each of the four bimorphs 15 is supported at one end by the imaging apparatus body. Therefore, according to the imaging device of the present embodiment, compared to the imaging device having a configuration that fixes (supports both ends) at both ends of the bimorph or in the vicinity of both ends, the end of the end attached to the connecting portion 13a of the weight 13 is improved. The amount of displacement is four times. As a result, the moving stroke of the image sensor 1 is increased.

また、本実施例の撮像装置においては、撮像素子１と錘３とは、常に光軸方向について互いに反対方向に移動する。すなわち、錘３の移動が、撮像素子１の移動による振動の発生を打ち消している。   In the imaging apparatus of the present embodiment, the imaging element 1 and the weight 3 always move in directions opposite to each other with respect to the optical axis direction. That is, the movement of the weight 3 cancels the generation of vibration due to the movement of the image sensor 1.

圧電素子へ印加する電圧の方向を反転させると、当該圧電素子が貼り付けられたバイモルフの撓み変形も反転する。これにより、撮像素子１が、光軸方向後方へ大きく移動し、錘３は光軸方向前方へ移動する。   When the direction of the voltage applied to the piezoelectric element is reversed, the bending deformation of the bimorph to which the piezoelectric element is attached is also reversed. As a result, the imaging device 1 moves greatly rearward in the optical axis direction, and the weight 3 moves forward in the optical axis direction.

本実施例の撮像装置においては、撮像素子１の支持機構部と駆動手段とが独立して構成されている。従って、撮像素子１の移動ストロークに関係する設計要件を、駆動手段と独立に決めることができる。   In the image pickup apparatus of the present embodiment, the support mechanism unit and the drive unit of the image pickup element 1 are configured independently. Therefore, the design requirements related to the moving stroke of the image sensor 1 can be determined independently of the driving means.

また、本実施例の撮像装置は、４つのバイモルフの発生する力が錘１３に対し、均等に作用するように構成されている。このために、本実施例の撮像装置は、４つのバイモルフの発生する力が錘１３に対して均等に作用するように圧電素子へ印加する電圧の大きさおよび方向を制御する電圧制御手段を備える。さらに、板ばね２及び撮像素子の支持機構部は、上下左右対称形状に配置されている。従って、撮像素子１の支持機構部は、撮像素子１の撮像面を光軸と垂直に保持しながら撮像素子１をウォブリングするために有利な配置を有している。   Further, the imaging apparatus of the present embodiment is configured such that the forces generated by the four bimorphs act equally on the weight 13. For this purpose, the imaging apparatus of this embodiment includes voltage control means for controlling the magnitude and direction of the voltage applied to the piezoelectric element so that the forces generated by the four bimorphs act evenly on the weight 13. . Further, the leaf spring 2 and the support mechanism for the image sensor are arranged in a vertically and horizontally symmetrical shape. Therefore, the support mechanism portion of the image sensor 1 has an advantageous arrangement for wobbling the image sensor 1 while holding the image pickup surface of the image sensor 1 perpendicular to the optical axis.

図２（Ａ）では、駆動手段と支持機構部とが前後にずれた構成を示しているが、駆動手段と支持機構部とが同一平面内に配置されていてもよい。撮像装置が、駆動手段と支持機構部とが同一平面内に配置されている構成をとるようにすれば、撮像素子の移動機構の厚さを薄くすることができ、撮像装置全体を小型化することができる。なお、本実施例では、駆動手段としてバイモルフを用いた構成について説明したが、駆動手段として、圧電素子が一面のみに貼り付けられたユニモルフを用いてもよい。   Although FIG. 2A shows a configuration in which the driving unit and the support mechanism unit are displaced forward and backward, the driving unit and the support mechanism unit may be arranged in the same plane. If the image pickup apparatus has a configuration in which the driving unit and the support mechanism unit are arranged in the same plane, the thickness of the moving mechanism of the image pickup element can be reduced, and the entire image pickup apparatus can be downsized. be able to. In this embodiment, the configuration using the bimorph as the driving means has been described. However, a unimorph having a piezoelectric element attached to only one surface may be used as the driving means.

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 (Other examples)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.

１ 撮像素子
２ 板ばね
５ バイモルフ 1 image sensor 2 leaf spring 5 bimorph

Claims (5)

被写体からの光束が結像される撮像素子と、
前記撮像素子を保持する部材であって、光軸に沿った方向に撓み変形する弾性部材と、
前記弾性部材の中央を基準として互いに対称となる位置に設けられ、前記弾性部材を支持する複数の支持部と、
撮像装置本体に片端支持され、圧電素子への電圧印加により駆動して、前記撮像素子を前記光軸に沿って前方または後方へ移動させる駆動手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。 An image sensor on which a light beam from a subject is imaged;
An elastic member that holds the image sensor and bends and deforms in a direction along the optical axis;
A plurality of support portions provided at positions symmetrical to each other with respect to the center of the elastic member, and supporting the elastic member;
An image pickup apparatus comprising: drive means that is supported at one end by the image pickup apparatus main body and is driven by applying a voltage to a piezoelectric element to move the image pickup element forward or backward along the optical axis. 前記駆動手段は、長手方向の一端が撮像装置本体に固定され、他端が前記撮像素子に取り付けられており、前記圧電素子への電圧印加により、前記撮像素子に取り付けられた前記駆動手段の長手方向の他端が、前記撮像素子に対して、前記光軸に沿って前方または後方へ移動させる力を加える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 The drive means has one end in the longitudinal direction fixed to the image pickup apparatus main body and the other end attached to the image pickup element, and the drive means attached to the image pickup element by applying voltage to the piezoelectric element. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the other end of the direction applies a force that moves the imaging element forward or backward along the optical axis. 前記弾性部材と前記駆動手段とが、前記撮像素子の後方の同一平面内に配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the elastic member and the driving unit are arranged in the same plane behind the imaging element. 前記駆動手段は、長手方向の一端が撮像装置本体に固定され、他端が前記弾性部材の中央部に設けられた錘に取り付けられており、
前記圧電素子への電圧印加により、前記錘に取り付けられた前記駆動手段の長手方向の他端が前記錘に対して前記光軸に沿って前方または後方へ移動させる力を加えることを通じて前記弾性部材を撓み変形させ、該弾性部材の撓み変形により、前記撮像素子が前記光軸に沿って前方または後方へ移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 The driving means has one end in the longitudinal direction fixed to the imaging apparatus main body, and the other end attached to a weight provided at the center of the elastic member,
By applying a voltage to the piezoelectric element, the other end in the longitudinal direction of the driving means attached to the weight applies a force to move the weight forward or backward along the optical axis with respect to the weight. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device moves forward or backward along the optical axis by the deformation of the elastic member. 前記駆動手段は、前記圧電素子を備えたバイモルフまたはユニモルフである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the driving unit is a bimorph or a unimorph including the piezoelectric element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103078551A (en) * 2012-12-29 2013-05-01 肖国选 Electric-field-type driver
TWI657304B (en) * 2017-10-31 2019-04-21 群光電子股份有限公司 Electronic device and heat drift preventing camera module thereof

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